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过渡期间新生湍流的高雷诺数分形特征。 (英语) Zbl 1456.76059号

小结:在光滑表面上发生从层流到湍流的转变是流体动力学中通向混沌的一条特别重要的途径。它通常通过零星出现的空间局部湍流斑块(点)发生,这些湍流斑块在下游增长并合并,形成完全湍流边界层。一个长期存在的问题是,这些初始点是否已经具有高雷诺数、发展湍流的特性。在本研究中,提出了将点内湍流与外流分离的界面几何标度特性的问题。对于高雷诺数湍流,这些界面显示了维数为(D约为7/3)的分形标度律,其中2以上的1/3过剩指数(光滑表面)是速度波动的Kolmogorov标度的结果。本研究中使用的数据来自直接数值模拟,通过使用无监督机器学习方法来确定点边界(界面),该方法可以在不设置任意阈值的情况下识别此类界面。在转换过程中,大范围的斑点体积提供了小尺度和大尺度之间的广泛分离,从而能够精确测量体积面积分形标度指数。测量结果显示,近50年来的现货体积的维数为(D=2.36pm 0.03),即趋势与高雷诺数湍流完全一致。还提出了与表面以上高度依赖性有关的其他观察结果。结果表明,在流动演化的早期过渡和非各向同性阶段,湍流点已经表现出高雷诺数分形标度特性。

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76F06型 过渡到湍流
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